DE102012202924A1

DE102012202924A1 - Verfahren zum kontaktieren eines organischen, optoelektronischen bauteils und organisches, optoelektronisches bauteil

Info

Publication number: DE102012202924A1
Application number: DE201210202924
Authority: DE
Inventors: Christoph Ott; Simon Schicktanz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-08-29
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: DE102012202924B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Kontaktieren eines organischen, optoelektronischen Bauteils mit den folgenden Schritten angegeben:
– Bereitstellen eins organischen, optoelektronischen Bauteils, das zumindest eine Elektrode (2, 5) aufweist, die stellenweise von einer elektrisch isolierenden Verkapselung (6) bedeckt ist,
– Auflegen eines Kontaktierungselements (8) auf die der Elektrode (2, 5) abgewandte Oberfläche der Verkapselung (6),
– erster Energieeintrag (10) in das Kontaktierungselement (8) mittels eines Ultraschallwerkzeugs (9) und dabei stellenweises Entfernen der Verkapselung (6) durch mechanische Reibung zwischen dem Kontaktierungselement (8) und der Verkapselung (6),
– zweiter Energieeintrag (11) in das Kontaktierungselement (8) mittels des Ultraschallwerkzeugs (9) und dabei Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen dem Kontaktierungselement (8) und der Elektrode (2, 5).

Description

Es wird ein Verfahren zum Kontaktieren eines organischen, optoelektronischen Bauteils angegeben. Darüber hinaus wird ein organisches, optoelektronisches Bauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Kontaktierung eines organischen, optoelektronischen Bauteils anzugeben, das besonders kostengünstig durchgeführt werden kann. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein besonders kostengünstig herstellbares optoelektronisches Bauteil anzugeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst ein organisches, optoelektronisches Bauteil bereitgestellt. Bei dem organischen, optoelektronischen Bauteil kann es sich um ein strahlungsemittierendes oder um ein strahlungsempfangendes Bauteil handeln. Beispielsweise handelt es sich bei dem Bauteil um eine organische Leuchtdiode (OLED) oder um eine organische Solarzelle.
Das organische, optoelektronische Bauteil weist zumindest eine Elektrode, üblicher wenigstens zwei Elektroden auf. Mittels der Elektroden, zum Beispiel eine Anode und eine Kathode, kann eine aktive Schichtenfolge des Bauteils elektrisch kontaktiert werden. Die aktive Schichtenfolge umfasst zumindest ein organisches Material.
Das organische, optoelektronische Bauteil umfasst ferner eine elektrisch isolierende Verkapselung, welche die zumindest eine Elektrode, beispielsweise alle Elektroden des Bauteils, stellenweise bedeckt. Die elektrisch isolierende Verkapselung kann dabei beispielsweise an Stellen der zumindest einen Elektrode in direktem Kontakt mit der Elektrode stehen. Es ist insbesondere möglich, dass die zumindest eine Elektrode von außerhalb des organischen, optoelektronischen Bauteils ohne Durchdringung der elektrisch isolierenden Verkapselung nicht zugänglich ist. In diesem Fall muss die elektrisch isolierende Verkapselung stellenweise über der Elektrode entfernt werden, damit eine Kontaktierung der Elektrode und damit ein Anschließen des organischen, optoelektronischen Bauteils an eine Stromquelle möglich ist.
Die Verkapselung dient insbesondere zum Kapseln der aktiven Schicht, die ein organisches Material umfasst. Die Verkapselung bildet eine Barriere gegenüber atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff und/oder gegenüber weiterer schädigender Substanzen wie etwa korrosiver Gase, beispielsweise Schwefelwasserstoff. Mit anderen Worten ist die Verkapselung derart ausgebildet, dass sie von atmosphärischen Stoffen höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann. Die Verkapselung kann Schichten aus elektrisch isolierendem Material, ein Glas und / oder zumindest eine Lackschicht umfassen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Kontaktierungselement auf die der Elektrode abgewandte Oberfläche der Verkapselung aufgelegt. Das heißt, das Kontaktierungselement wird in direktem Kontakt mit der der Elektrode abgewandten Oberfläche der Verkapselung gebracht. Zwischen der Elektrode und dem Kontaktierungselement befindet sich dann lediglich die Verkapselung. Da die Verkapselung elektrisch isolierend ausgebildet ist, sind das Kontaktierungselement und die zumindest eine Elektrode durch die Verkapselung elektrisch voneinander isoliert.
Bei dem Kontaktierungselement handelt es sich beispielsweise um zumindest den Teil eines Kontaktdrahtes (auch Bonddraht). Das Kontaktierungselement enthält beispielsweise wenigstens ein Metall. Das Kontaktierungselement kann dabei beispielsweise aus einem der folgenden Materialien bestehen oder zumindest eines der folgenden Materialien enthalten: Kupfer, Messing, Zink, Zinn, Bronze, Silber, Gold, Aluminium. Beispielsweise ist das Kontaktierungselement als zweilagiges Metallband ausgeführt, wobei eine Lage mit Kupfer und ein andere Lage mit Aluminium gebildet sein kann. In diesem Fall ist vorzugsweise die mit Aluminium gebildete Lage des Kontaktierungselements der zumindest einen Elektrode zugewandt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in einem nachfolgenden Verfahrensschritt ein erster Energieeintrag in das Kontaktierungselement mittels eines Ultraschallwerkzeuges. Das Ultraschallwerkzeug, beispielsweise eine Sonotrode, wird vorzugsweise an der der Verkapselung abgewandten Seite des Kontaktierungselements mit diesem in direkten Kontakt gebracht und an das Kontaktierungselement in Richtung der Verkapselung angepresst.
Mittels des Ultraschallwerkzeuges wird das Kontaktierungselement beispielsweise in Richtungen die parallel oder im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsrichtung der zumindest einen Elektrode verlaufen, nachfolgend die laterale Richtung, mit hoher Frequenz hin und her bewegt. Während des ersten Energieeintrags erfolgt ein stellenweises Entfernen der Verkapselung durch mechanische Reibung zwischen dem Kontaktierungselement und der Verkapselung. Mit anderen Worten wird das Kontaktierungselement zunächst dafür benutzt, um die Verkapselung stellenweise mechanisch abzutragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt ein zweiter Energieeintrag in das Kontaktierungselement mittels des Ultraschallwerkzeugs. Dabei wird eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktierungselement und der Elektrode hergestellt. Das heißt, aufgrund des Energieeintrags durch das Ultraschallwerkzeug wird zwischen der Elektrode und dem Kontaktierungselement zumindest an Stellen eine insbesondere stoffschlüssige und elektrisch leitende Verbindung hergestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:

– Bereitstellen eines organischen, optoelektronischen Bauteils, das zumindest eine Elektrode aufweist, die stellenweise von einer elektrisch isolierenden Verkapselung bedeckt ist,
– Auflegen eines Kontaktierungselements auf die der Elektrode abgewandte Oberfläche der Verkapselung,
– erster Energieeintrag in das Kontaktierungselement mittels eines Ultraschallwerkzeugs und dabei stellenweises Entfernen der Verkapselung durch mechanische Reibung zwischen dem Kontaktierungselement und der Verkapselung, und
– zweiter Energieeintrag in das Kontaktierungselement mittels des Ultraschallwerkzeugs und dabei Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen dem Kontaktierungselement und der Elektrode.

Vorliegend erfolgt eine Kontaktierung der zumindest einen Elektrode, zum Beispiel aller Elektroden des Bauteils, durch ein zweistufiges Verfahren: Zunächst wird das Kontaktierungselement zum Abtragen der Verkapselung benutzt, welche die Elektroden des Bauteils bedeckt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird im Rahmen eines zweiten Energieeintrags mit demselben Ultraschallwerkzeug eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktierungselement und der Elektrode hergestellt. Bei diesem zweistufigen Verfahren ist es insbesondere nicht notwendig, dass während der Herstellung der Kontaktierung das Werkzeug gewechselt wird. Das heißt, es wird insbesondere nicht zunächst in einem gesonderten Verfahren die Verkapselung abgetragen und anschließend die Verbindung zwischen Kontaktierungselement und Elektrode hergestellt, sondern das Kontaktierungselement selbst wird zum mechanischen Abtragen der Verkapselung genutzt.
Dabei ist es möglich, das beim ersten Energieeintrag mehrere Schichten der Verkapslung durchdrungen werden. Zum Beispiel kann die Verkapselung eine Lackschicht umfassen, die als Kratzschutz dient. Die Lackschicht bedeckt dann zum Beispiel eine Folge weiterer Schichten, welche die eigentliche hermetische Kapselung für die aktiven Schicht bilden. Sämtliche Schichten werden dann beim ersten Energieeintrag durchdrungen.
Der erste und der zweite Energieeintrag sind insbesondere voneinander verschieden. Das heißt im Rahmen des zweiten Energieeintrags wird eine andere Energie mittels des Werkzeugs eingebracht als im Rahmen des ersten Energieeintrags. Das heißt insbesondere, dass sich die beiden Energieeinträge, also der Energieeintrag für das Entfernen der Verkapselung und der Energieeintrag für das Herstellen der elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen Kontaktierungselement und Elektrode voneinander unterscheiden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der erste Energieeintrag eine kleinere Energie als der zweite Energieeintrag. Das heißt, der erste Energieeintrag ist kleiner gewählt als der zweite Energieeintrag. Beim Entfernen der Verkapselung wird weniger Energie eingetragen, als beim Verbinden von Kontaktierungselement und Elektrode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird während des ersten Energieeintrags des Kontaktierungselements mit einer ersten Kraft an die Verkapslung angepresst und während des zweiten Energieeintrags das Kontaktierungselement mit einer zweiten Kraft an die Elektrode angepresst, wobei die erste Kraft größer als die zweite Kraft ist. Das heißt, zum Abtragen der Verkapselung wird ein größerer Anpressdruck gewählt als zum Herstellen der elektrischen und mechanischen Verbindung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird während des ersten Energieeintrags das Kontaktierungselement mit einer ersten Kraft für eine erste Zeitspanne an die Verkapslung angepresst und während des zweiten Energieeintrags wird das Kontaktierungselement mit einer zweiten Kraft für eine zweite Zeitspanne an die Elektrode angepresst, wobei die erste Kraft größer als die zweite Kraft ist und die erste Zeitspanne kleiner als die zweite Zeitspanne. Die Zeit, die zum Herstellen der Verbindung aufgewendet wird, also die Zeitspanne für den zweiten Energieeintrag, ist größer gewählt, als die erste Zeitspanne zum Abtragen der Dünnfilmverkapselung.
Es hat sich gezeigt, dass es zur Entfernung der Verkapselung vorteilhaft ist, wenn ein relativ großer Anpressdruck für kurze Zeiten angewendet wird. Zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung erweist sich die Verwendung eines niedrigeren Anpressdruckes für längere Zeiten als vorteilhaft.
Mit der beschriebenen Wahl der Parameter Energieeintrag, Kraft und gegebenenfalls Zeitspanne in der beschriebenen Relation zueinander kann sichergestellt werden, dass die Verkapselung vollständig abgetragen werden kann und eine belastbare elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktierungselement und der Elektrode hergestellt wird, ohne dass das Bauteil aufgrund zu starker mechanischer Beanspruchung beschädigt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Verkapselung eine Dünnfilmverkapselung, die eine Dicke von wenigstens 200 nm und höchsten 5000 nm aufweisen kann und zumindest eines der folgenden Materialien enthalten kann oder aus einem der folgenden Materialien bestehen kann: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid.
Eine Dünnfilmverkapselung ist eine Verkapselung, die als eine Barriere gegenüber atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff und/oder gegenüber weiterer schädigender Substanzen wie etwa korrosiver Gase, beispielsweise Schwefelwasserstoff, dient. Mit anderen Worten ist die Dünnfilmverkapselung derart ausgebildet, dass sie von atmosphärischen Stoffen höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann. Diese Barriere wird bei der Dünnfilmverkapselung in Wesentlichen durch als dünne Schichten ausgeführte Barriereschichten und/oder Passivierungsschichten erzeugt, die Teil der Dünnfilmverkapselung sind. Die Schichten der Dünnfilmverkapselung weisen in der Regel eine Dicke von kleiner oder gleich einigen 100 nm auf.
Insbesondere kann die Dünnfilmverkapselung dünne Schichten aufweisen oder aus diesen bestehen, die für die Barrierewirkung der Verkapselungsanordnung verantwortlich sind. Die dünnen Schichten können beispielsweise mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens ("atomic layer deposition", ALD) aufgebracht werden. Geeignete Materialien für diese Schichten der Dünnfilmverkapselung sind beispielsweise Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid. Bevorzugt weist die Dünnfilmverkapselung eine Schichtenfolge mit einer Mehrzahl der dünnen Schichten auf, die jeweils eine Dicke zwischen einer Atomlage und 50 nm, insbesondere 10 nm aufweisen.
Zusätzlich zu den mittels ALD hergestellten dünnen Schichten kann die Dünnfilmverkapselung zumindest eine oder eine Mehrzahl weiterer Schichten, also insbesondere Barriereschichten und/oder Passivierungsschichten, aufweisen, die durch thermisches Aufdampfen oder mittels eines plasmagestützten Prozesses, etwa Sputtern oder plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung ("plasma enhanced chemical vapor deposition", PECVD), abgeschieden sind. Geeignete Materialien dafür können die vorab genannten Materialien sowie Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium doziertes Zinkoxid, Aluminiumoxid sowie Mischungen und Legierungen der genannten Materialien sein. Die eine oder die mehreren weiteren Schichten der Dünnfilmverkapselung können beispielsweise jeweils eine Dicke zwischen 1 nm und 5 µm, bevorzugt zwischen 1 nm und 1000 nm, insbesondere 400 nm, aufweisen, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.
Insbesondere für eine Verkapselung, die als Dünnfilmverkapselung ausgebildet ist, erweist sich das hier beschriebene Verfahren als besonders vorteilhaft. Die Dünnfilmverkapselung ist elektrisch nicht leitend und sehr hart. Ein direktes Verbinden des Kontaktierungselements mit einer der Elektroden ist daher nicht möglich. Es wäre daher notwendig, die Dünnfilmverkapselung vor dem Verbinden des Kontaktierungselements und der Elektrode mit Hilfe eines vorangestellten Prozesses, zum Beispiel durch Laserablation, zu entfernen. Dieses Vorgehen ist jedoch relativ zeitaufwendig und daher kostenintensiv.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Zeitpunkt für einen Wechsel vom ersten Energieeintrag zum zweiten Energieeintrag durch eine Zeitmessung bestimmt. Das heißt, der Zeitpunkt, zu dem die Verkapselung vom Kontaktierungselement durchdrungen ist und die Herstellung einer elektrischen und mechanischen Verbindung zur Elektrode begonnen werden kann, wird durch eine Zeitmessung bestimmt. Die Zeit, die benötigt wird, um die Verkapselung zu durchdringen, steigt mit der Dicke der Verkapselung an. Unter Berücksichtigung dieses Zusammenhangs kann die Zeit, die zum Durchdringen der Verkapselung benötigt wird, berechnet werden. Der Zeitpunkt für einen Wechsel vom ersten Energieeintrag zum zweiten Energieeintrag kann dann durch die Zeitmessung bestimmt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Zeitpunkt für einen Wechsel vom ersten Energieeintrag zum zweiten Energieeintrag durch die Messung eines Übergangswiderstands zwischen dem Kontaktierungselement und der Elektrode bestimmt. Dazu wird beispielsweise mittels eines Kontaktelements wie einer Kratznadel durch die Verkapselung hindurch ein Kontakt zur Elektrode hergestellt. Ein weiterer Kontakt wird am Ultraschallwerkzeug oder am Kontaktierungselement erzeugt. Trifft das Kontaktierungselement nach Durchdringen der Verkapselung auf die Elektrode, so erniedrigt sich der Übergangswiderstand zwischen dem Ultraschallwerkzeug beziehungsweise dem Kontaktierungselement und der Elektrode.
Sobald die Verkapselung vom Kontaktierungselement durchbrochen ist, sinkt der Übergangswiderstand und es erfolgt ein Wechsel auf die Parameter für das Verbinden zwischen Kontaktierungselement und Elektrode, also insbesondere zum zweiten, größeren Energieeintrag.
Ein Verfahren, bei dem der Übergangswiderstand zwischen dem Kontaktierungselement und der Elektrode bestimmt wird, kann insbesondere auch dazu genutzt werden, die Zeitspanne zu ermitteln, die zum Durchdringen der Verkapselung benötigt wird. Ist das benötigte Zeitintervall zum Durchdringen der Verkapselung, also die erste Zeitspanne, bestimmt, so kann für weitere, gleichartige Bauteile der Zeitpunkt für einen Wechsel vom ersten Energieeintrag zum zweiten Energieeintrag durch die weniger aufwendige Zeitmessung bestimmt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Ultraschallwerkzeug eine Sonotrode. Insbesondere erfolgt das stellenweise Abtragen der Verkapselung sowie das Verbindung zwischen Kontaktierungselement und Elektrode dann durch ein Ultraschallbondverfahren. Insbesondere ist es durch das Ultraschall-basierte Verbindungsverfahren zwischen Kontaktierungselement und Elektrode möglich, dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Komponenten hergestellt wird, ohne dass ein zusätzliches Verbindungsmittel wie ein Klebstoff oder ein Lot benutzt werden müssen. Die Verbindung zwischen den beiden Komponenten ist daher frei von einem zusätzlichen Verbindungsmittel, wie beispielsweise einem Klebstoff oder einem Lot.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind das Kontaktierungselement und die Elektrode in einem Verbindungsbereich mit dem gleichen Material gebildet. Das heißt, dort wo die Elektrode und das Kontaktierungselement in direktem Kontakt zueinander stehen und die elektrische sowie mechanische Verbindung hergestellt ist, können die beiden Komponenten mit dem gleichen Material, insbesondere mit dem gleichen Metall gebildet sein. Beispielsweise handelt es sich bei dem Material um Aluminium. Bei der Verbindung im Verbindungsbereich zwischen Elektrode und Kontaktierungselement handelt es sich dann um eine stoffschlüssige Aluminiumverbindung.
Es wird darüber hinaus ein organisches, optoelektronisches Bauteil angegeben. Das organische, optoelektronische Bauteil umfasst zumindest einer Elektrode, zumindest ein Kontaktierungselement und eine aktive Schichtenfolge. Ferner umfasst das Bauteil eine elektrisch isolierende Verkapselung, wobei die Verkapselung die aktive Schichtenfolge gegen atmosphärische Gase schützt, die Verkapslung die zumindest eine Elektrode stellenweise bedeckt, das zumindest eine Kontaktierungselement die Verkapselung stellenweise durchdringt und elektrisch und mechanisch mit der zumindest einen Elektrode verbunden ist, und die Verkapselung eine dem Kontaktierungselement zugewandte Seitenfläche aufweist, die Abriebspuren vom Kontaktierungselement aufweist.
Beim hier beschriebenen Bauteil wird die Verbindung zwischen Kontaktierungselement und Elektrode mittels eines hier beschriebenen Verfahrens hergestellt. Das heißt, sämtliche für das Verfahren beschriebenen Merkmale sind auch für das organische, optoelektronische Bauteil offenbart und ungeklärt.
Die Verbindung zwischen Kontaktierungselement und Elektrode ist durch den hier beschriebenen zweistufigen Prozess hergestellt, bei dem zunächst die Verkapselung stellenweise durch mechanische Bearbeitung mit dem Kontaktierungselement abgetragen wird. Die Verkapselung weist daher zumindest eine Seitenfläche auf, die dem Kontaktierungselement zugewandt ist, an welcher Abriebspuren vom Kontaktierungselement nachweisbar sind. Beispielsweise kann es sich bei diesen Abdruckspuren um Materialreste des Kontaktierungselements handeln, die, wenn auch in geringem Umfang, am Material der Verkapselung haften bleiben. Ferner kann das Verfahren durch Schleifspuren an der Verkapselung und gegebenenfalls dem Kontaktierungselement nachgewiesen werden. Insgesamt ist ein mittels des hier beschriebenen Verfahrens kontaktiertes organisches, optoelektronisches Bauteil durch das Verfahren charakterisiert. Das Verfahren ist am fertigen organischen, optoelektronischen Bauteil beispielsweise durch die beschriebenen Abriebspuren eindeutig feststellbar.
Alternativ oder zusätzlich zu den Abriebspuren ist es möglich, dass die Seitenfläche der Verkapselung das Kontaktierungselement stellenweise berührt und/oder sich in einem Abstand von kleiner 50 µm zum Kontaktierungselement befindet. Auch dies sind Merkmale, mit denen eindeutig nachgewiesen werden kann, dass die Verkapselungsschicht nicht in einem vorgelagerten Prozess, wie beispielsweise Laserablation, abgetragen worden ist, bevor die elektrische und mechanische Verbindung zwischen Kontaktierungselement und Elektrode hergestellt worden ist. Das hier beschriebene Verfahren sowie das hier beschriebene organische, optoelektronische Bauteil zeichnen sich daher auch dadurch aus, dass für die Kontaktierung zwischen Kontaktierungselement und Elektrode die Verkapselung nur in einem sehr kleinen Bereich um das Kontaktierungselement herum abgetragen werden muss. Dies erhöht gegenüber herkömmlichen Bauteilen die Kapselungswirkung der Verkapselung, da in sie keine großflächige Öffnung eingebracht ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Verkapselung eine Dünnfilmverkapselung, wie sie weiter oben beschrieben ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des organischen, optoelektronischen Bauteils ist an der der aktiven Schichtenfolge abgewandten Seite der Verkapselung ein Schutzkörper aufgebracht, der einen Schutz der aktiven Schichtenfolge vor mechanischer Beschädigung bildet. Beispielsweise kann es sich bei dem Schutzkörper um eine Glasplatte handeln, die auf die Verkapselung aufgeklebt ist. Der Schutzkörper bildet insbesondere einen Kratzschutz gegen mechanisches Verkratzen aus. Der Schutzkörper hat dabei insbesondere keine verkapselnde Wirkung für die aktive Schichtenfolge des Bauteils, sondern dient ausschließlich als mechanischer Schutz. Das heißt, der Schutzkörper selbst verhindert ein Eindringen von atmosphärischen Gasen oder anderen Fremdstoffen zur aktiven Schichtenfolge hin nicht, dies wird einzig von der Verkapselung erreicht.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Verfahren sowie das hier beschriebene Bauteil anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
In Verbindung mit den schematischen Darstellungen der 1A bis 1E ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
In Verbindung mit den schematischen Darstellungen der 2A bis 2F ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die schematische Schnittdarstellung der 1A zeigt ein hier beschriebenes organisches, optoelektronisches Bauteil, bei dem die elektrische Kontaktierung noch nicht hergestellt ist. Das Bauteil umfasst vorliegend ein Substrat 1. Bei dem Substrat 1 handelt es sich um die mechanisch tragende Komponente des Bauteils. Beispielsweise ist das Substrat 1 mit einem Glas gebildet. Auf das Substrat 1 ist der erste Abschnitt 2a einer ersten Elektrode 2 aufgebracht. Beispielsweise ist der erste Abschnitt 2a mit einem strahlungsdurchlässigen, leitfähigen Material gebildet. Beispielsweise ist der erste Abschnitt 2a mit einem TCO (transparent conductive oxide) Material, wie beispielsweise ITO gebildet.
Die erste Elektrode 2 weist darüber hinaus einen zweiten Abschnitt 2b auf, der beispielsweise mit einem Metall oder mit Metallen gebildet ist. Zum Beispiel kann der zweite Abschnitt 2b eine Schichtenfolge von metallischen Schichten umfassen. Vorliegend ist der zweite Abschnitt 2b als Chrom, Aluminium, Chrom Schichtenfolge ausgebildet.
Auf der dem Substrat 1 abgewandten Seite der erste Elektrode 2 ist zumindest im Bereich des ersten Abschnitts 2a die aktive Schichtenfolge 3, die organische Materialien enthält, angeordnet. Beispielsweise kann das Bauteil strahlungsemittierend ausgebildet sein, wobei die Strahlung, insbesondere Licht, in der aktiven Schichtenfolge 3 erzeugt wird.
Die aktive Schichtenfolge 3 ist an ihrer der ersten Elektrode 2 abgewandten Seite von der zweiten Elektrode 5 bedeckt, die beispielsweise eine Kathode des Bauteils bildet und mit einem Metall wie Aluminium gebildet ist. Die Kathode kann beispielsweise ebenfalls als Chrom, Aluminium, Chrom Schichtenfolge ausgebildet sein. Erste Elektrode 2 und zweite Elektrode 5 sind an ihrer dem Substrat 1 abgewandten Seite vollständig von der Verkapselung 6 bedeckt, die vorliegend als Dünnfilmverkapselung ausgeführt ist. Die Dünnfilmverkapselung weist beispielsweise eine Dicke zwischen 450 und 500 nm auf. Die Dünnfilmverkapselung kann dazu an ihrer dem Substrat 1 abgewandten Seite eine dünne Schichtenfolge oder Schicht aufweisen, die mittels eines ALD-Verfahrens hergestellt ist. An ihrer dem Substrat 1 zugewandten Seite weist die Dünnfilmverkapselung eine Passivierungsschicht auf, die beispielsweise aus Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder einem anderen der oben genannten Materialien besteht. Diese kann dann von der mittels des ALD-Verfahrens hergestellten Schicht bedeckt sein.
Erste Elektrode 2 und zweite Elektrode 5 sind durch Isolatoren 4, die beispielsweise mit Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid gebildet sein können, elektrisch voneinander getrennt.
An der dem Substrat abgewandten Seite der Verkapselung 5 ist ein Schutzkörper 7, beispielsweise eine Glasplatte, aufgebracht. Der Schutzkörper 7 kann beispielsweise auf die Verkapselung 6 aufgeklebt sein.
Die 1B zeigt eine schematische Seitenansicht auf das Bauteil der 1A entlang der Linie A-A. In Verbindung mit der 1B ist ein weiterer Verfahrensschritt des hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. In diesem Verfahrensschritt wird das Kontaktierungselement 8, vorliegend ein Kontaktdraht, auf die Verkapselung 6 aufgelegt. Anschließend wird ein Ultraschallwerkzeug, vorliegend eine Sonotrode (auch Bondkopf) 9 in Richtung der Verkapselung 6 an das Kontaktierungselement 8 angedrückt.
Das Kontaktierungselement ist beispielsweise mit Aluminium gebildet. Insbesondere ist es möglich, dass es sich bei dem Kontaktierungselement um ein zweischichtiges Metallband handelt, wobei die der Verkapselung 6 zugewandte Seite des Kontaktierungselements mit Aluminium gebildet ist oder aus Aluminium besteht und die der Verkapselung 6 abgewandte Seite mit Kupfer gebildet ist oder aus Kupfer besteht.
In Verbindung mit der schematischen Seitenansicht der 1C ist gezeigt, wie ein erster Energieeintrag 10 in das Kontaktierungselement 8 erfolgt. Vorliegend erfolgt der erste Energieeintrag 10 mit einer Kraft von 70 bis 80 Newton in Richtung der Verkapselung 6, bei einer Amplitude zwischen 35 und 40 µm in der gezeigten lateralen Richtung für eine erste Zeitspanne zwischen 0,14 und 0,17 Sekunden bei einer Energie zwischen 5 und 8 Joule und einer Frequenz von 40 kHz. Während des ersten Energieeintrags 10 also dem beschriebenen ersten Parametersatz zum Herstellen einer Verbindung, wird die Verkapselung 6 vom Kontaktierungselement 8 abgerieben, bis ein Kontakt zwischen dem Kontaktierungselement 8 und der jeweiligen Elektrode 2b, 5 erfolgt ist. Dies erfolgt vorliegend durch eine Zeitmessung, wobei die Zeit bis zum Durchdringen der Verkapselung 6 von der Dicke und dem Material der Verkapselung 6 abhängt.
In einem weiteren Verfahrensschritt, 1D, erfolgt ein zweiter Energieeintrag 11 mit den folgenden Parametern: Ausüben einer Kraft auf das Kontaktierungselement 8 in Richtung des Substrates 1 von 60 bis 65 Newton, bei einer Amplitude von cirka 38 µm und für eine Zeitspanne von 0,18 bis 0,25 Sekunden und bei einer Frequenz von 40 kHz, wobei eine Energie zwischen 10 und 12 Joule eingetragen wird.
Nach Abschluss des Verfahrens, 1E, ist eine formschlüssige Verbindung zwischen der Elektrode 2b, 5 und dem Kontaktierungselement 8 hergestellt. Die dem Kontaktierungselement 8 zugewandten Seitenflächen der Verkapselung 6 weisen Spuren des Herstellungsverfahrens, wie beispielsweise Abriebspuren des Kontaktierungselements 8 auf.
In Verbindung mit den 2A bis 2F ist ein alternatives Verfahren zum Verfahren der 1A bis 1E beschrieben. Das Verfahren der 2A bis 2F unterscheidet sich insbesondere durch die in Verbindung mit den 2C und 2D gezeigten Verfahrensschritte.
In Verbindung mit der schematischen Seitenansicht der 2C ist gezeigt, dass das Ultraschallwerkzeug 9 und damit auch das Kontaktierungselement 8 elektrisch leitend mit der Elektrode 2b, 5 verbunden sind. Die Verbindung zur Elektrode erfolgt dabei durch ein Kontaktelement 14, vorliegend eine Kratznadel, die in direktem elektrischen Kontakt mit der Elektrode steht. Zwischen dem Ultraschallwerkzeug 9 und der Elektrode 2b, 5 findet sich eine Messvorrichtung 13, wobei es sich entweder um eine Widerstandsmessung oder um eine Spannungsquelle mit einer Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise einer Leuchtvorrichtung handelt. Zunächst 2C, ist während des Durchdringens der Verkapselung 6 kein Stromfluss zwischen der Elektrode 2b, 5 und dem Ultraschallwerkzeug 9 möglich, da die elektrisch isolierende Verkapselung 6 zwischen diesen Elementen angeordnet ist. Es wird beispielsweise an der Messvorrichtung 13 ein hoher Übergangswiderstand gemessen.
Sobald das Kontaktierungselement 8 die Verkapselung 6 durchdrungen hat, 2D, erfolgt ein Stromfluss 15, da der Kontakt zwischen Elektrode 2b, 5 und Ultraschallwerkzeug 9 hergestellt ist. Die Leuchtvorrichtung der Messvorrichtung leuchtet auf oder alternativ wird ein Abfall des Übergangswiderstands gemessen. Sobald dies der Fall ist, wird ein zweiter Energieeintrag 11 mit den oben beschriebenen Parametern initiiert. Die verbleibenden Verfahrensschritte, siehe die 2E und 2F entsprechen den in Verbindung mit den 1D und 1E beschriebenen Verfahrensschritten.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Verfahren zum Kontaktieren eines organischen, optoelektronischen Bauteils mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eins organischen, optoelektronischen Bauteils, das zumindest eine Elektrode (2, 5) aufweist, die stellenweise von einer elektrisch isolierenden Verkapselung (6) bedeckt ist, – Auflegen eines Kontaktierungselements (8) auf die der Elektrode (2, 5) abgewandte Oberfläche der Verkapselung (6), – erster Energieeintrag (10) in das Kontaktierungselement (8) mittels eines Ultraschallwerkzeugs (9) und dabei stellenweises Entfernen der Verkapselung (6) durch mechanische Reibung zwischen dem Kontaktierungselement (8) und der Verkapselung (6), – zweiter Energieeintrag (11) in das Kontaktierungselement (8) mittels des Ultraschallwerkzeugs (9) und dabei Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen dem Kontaktierungselement (8) und der Elektrode (2, 5).
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei der erste Energieeintrag (10) eine kleinere Energie als der zweite Energieeintrag (11) umfasst.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei während des ersten Energieeintrags (10) das Kontaktierungselement (8) mit einer ersten Kraft an die Verkapslung angepresst wird und während des zweiten Energieeintrags (10) das Kontaktierungselement (8) mit einer zweiten Kraft an die Elektrode (2, 5) angepresst wird, wobei die erste Kraft größer als die zweite Kraft ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei während des ersten Energieeintrags (10) das Kontaktierungselement (8) mit einer ersten Kraft für eine erste Zeitspanne an die Verkapslung angepresst wird und während des zweiten Energieeintrags (10) das Kontaktierungselement (8) mit einer zweiten Kraft für eine zweite Zeitspanne an die Elektrode (2, 5) angepresst wird, wobei die erste Kraft größer als die zweite Kraft ist und die erste Zeitspanne kleiner als die zweite Zeitspanne ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verkapslung (6) eine Dünnfilmverkapselung ist, die eine Dicke von wenigstens 200 nm und höchsten 5000 nm aufweist und zumindest eines der folgenden Materialien enthält oder aus einem der folgenden Materialien besteht: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Zeitpunkt für einen Wechsel vom ersten Energieeintrag zum zweiten Energieeintrag durch eine Zeitmessung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Zeitpunkt für einen Wechsel vom ersten Energieeintrag zum zweiten Energieeintrag durch die Messung eines Übergangswiderstands zwischen dem Kontaktierungselement (8) und der Elektrode bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ultraschallwerkzeug (9) eine Sonotrode ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kontaktierungselement (8) und die Elektrode (2, 5) in einem Verbindungsbereich (12) mit dem gleichen Material gebildet sind.
Organisches, optoelektronisches Bauteil mit – zumindest einer Elektrode (2, 5), – zumindest einem Kontaktierungselement (8), – einer aktiven Schichtenfolge (3), und – und einer elektrisch isolierenden Verkapselung (6), wobei – die Verkapselung (6) die aktive Schichtenfolge (3) gegen atmosphärische Stoffe schützt, – die Verkapslung (6) die zumindest eine Elektrode (2, 5) stellenweise bedeckt, – das zumindest eine Kontaktierungselement (8) die Verkapselung (6) stellenweise durchdringt und elektrisch und mechanisch mit der zumindest einen Elektrode verbunden ist, und – die Verkapselung (6) eine dem Kontaktierungselement (8) zugewandte Seitenfläche aufweist, die Abriebspuren vom Kontaktierungselement (8) aufweist.
Organisches, optoelektronisches Bauteil nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Verkapslung (6) eine Dünnfilmverkapselung ist, die eine Dicke von wenigstens 200 nm und höchsten 5000 nm aufweist und zumindest eines der folgenden Materialien enthält oder aus einem der folgenden Materialien besteht: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid.
Organisches, optoelektronisches Bauteil nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem an der der aktiven Schichtenfolge (3) abgewandten Seite der Verkapselung (6) ein Schutzkörper (7) aufgebracht ist, der einen Schutz der aktiven Schichtenfolge (3) vor mechanischer Beschädigung bildet.